РЕВЕРСИВНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1994 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к реверсивным тиристорным электроприводам постоянного тока.

Известен реверсивный электропривод, выполненный на магнитных усилителях (авт. св. N 197728, кл. Н 02 Р 7/68).

Его недостатками является низкий КПД, низкое быстродействие и сложность.

Известны реверсивные электроприводы (авт. св. N 243017 или N 321191, кл. Н 02 Р 7/28).

Их недостатками является относительно низкая надежность.

Одним из наиболее совершенных реверсивных электроприводов является электропривод "Кемрон" болгарского производства, поставляемый во многие страны мира, в том числе в США и СССР. Этот электропривод включает электродвигатель, подключенный через индуктивные дроссели к двум встречно включенным тиристорным мостам, управляющие входы которых через устройства включения тиристоров и фазосдвигающие устройства подключены к выходу формирователя управляющего сигнала.

Известно фазосдвигающее устройство (авт. св. N 1487135, кл. Н 02 М 1/08), содержащее накопительный конденсатор, первые выводы которого подключены к общему проводу схемы, а вторые выводы через резисторы или цепь из последовательно соединенных резистора и зарядного конденсатора подключены к шине питающего переменного напряжения, кроме того, вторые выводы конденсаторов соединены соответственно с эмиттерами первых транзисторов первой проводимости для данного фазосдвигающего устройства и с базами вторых транзисторов той же проводимости, базы первых транзисторов подключены к выходам согласующих устройств, коллекторы первых транзисторов подключены к соответствующим базам третьих транзисторов второй проводимости также для данного фазосдвигающего устройства, эмиттеры вторых и третьих транзисторов подключены к общему проводу схемы, а их коллекторы - к соответствующим входам устройств включения тиристоров. Эти фазосдвигающие устройства являются из известных самыми простыми устройствами.

Недостатком этого электропривода является сложность конструкции.

Целью изобретения является упрощение конструкции электропривода.

Для этого между входами фазосдвигающих устройств и выходом формирователя сигнала управления выполнено два усилителя, собранные на транзисторах противоположной проводимости, имеющие по резистору обратной связи, выходному резистору, которые включены между выходом формирователя сигнала управления и соответствующим входом усилителей, а также по резистору, включенному между соответствующим входом усилителей и соответствующим источником напряжения смещения, транзисторы фазосдвигающих устройств, функционально включенных в цепь разных силовых тиристорных мостов, имеют по отношению друг к другу противоположную проводимость.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2-5 - схемы фазосдвигающих устройств с включением между вторым выводом накопительного конденсатора и шиной переменного напряжения резистора и цепи из последовательно включенных резистора и зарядного конденсатора.

Реверсивный электропривод включает в себя электродвигатель 1, подключенный через индуктивные дроссели 2, 3 и 4, 5 соответственно к выходам встречно включенных силовых тиристорных мостов, выполненных на тиристорах 6-9 и 10-13. Управляющие входы тиристоров 6-9 и 10-13 соответственно через устройства 14 и 15 включения тиристоров, фазосдвигающие устройства 16 и 17 и согласующие устройства, собранные на транзисторах 18 и 19 подключены к выходу формирователя 20 сигнала управления. Транзисторы 18 и 19 имеют по отношению друг к другу противоположную проводимость. Их коллекторы соответственно через резисторы 21 и 22 подключены к соответствующим источникам напряжения питания. Транзисторы 18 и 19 имеют по резистору 23 и 24 обратной связи по входному резистору 25 или 26, соединяющие соответственно базы транзисторов 18 и 19 с выходом формирователя 20, и по резистору 27 или 28, включенными между базами транзисторов 18 и 19 и соответствующими источниками напряжения смещения, в качестве которых используются соответственно "минусовой" и "плюсовой" источники питания.

Фазосдвигающие устройства 16 и 17 содержат по накопительному конденсатору 29 и 30, первые выводы которых соединены с общим проводом схемы. Вторые выводы накопительных конденсаторов 29 и 30 подключены к эмиттерам первых транзисторов 31 и 32 первой проводимости для данного фазосдвигающего устройства и базам вторых транзисторов 33 и 34 той же проводимости. Базы первых транзисторов 31 и 32 соответственно через резисторы 35 и 36 подключены к коллекторам транзисторов 18 и 19. Коллекторы первых транзисторов 31 и 32 подключены соответственно к базам третьих транзисторов 37 и 38, между базами и эмиттерами которых включены резисторы 39 и 40. Вторые выводы накопительных конденсаторов 29 и 30 в первом варианте фазосдвигающего устройства (см. фиг. 2 и 3) соответственно через резисторы 41 и 42 подключены к шине переменного питающего напряжения, а также через корректирующие резисторы 43 и 44 - соответственно к коллекторам транзисторов 18 и 19. Во втором варианте фазосдвигающего устройства (см. фиг. 4 и 5) между вторыми выводами конденсаторов 29 и 30 включены соответственно цепи из резисторов 45 и 46 и конденсаторов 47 и 48.

Реверсивный электропривод работает следующим образом.

Соотношение величин резисторов 23 и 27, а также резисторов 24 и 28 выбраны так, что при нулевом управляющем сигнале, снимаемом с выхода формирователя 20, транзисторы 18 и 19 близки к полному запиранию, так что напряжение на коллекторах транзисторов 18 и 19 составляет, например, 90% от максимальных соответствующих коллекторных напряжений. При этих коллекторных напряжениях транзисторов 18 и 19 фазосдвигающие устройства 16 и 17 соответственно через устройства 14 и 15 включения тиристоров выдают сигналы включения тиристоров 6-9, 10-13, при которых выходные напряжения этих мостов минимальны. Это соответствует минимальным углам включения силовых тиристоров 6-13. В случае нарастания управляющего сигнала в "плюсовую" сторону транзистор 18 соответствующим образом приоткрывается, а транзистор 19 призакрывается. При этом углы включения тиристоров 6-9 увеличиваются, а тиристоры 10-13 не включаются. Таким образом "плюсовым" управляющим сигналом через транзистор 18 управляются тиристоры 6-9, тиристоры же 10-13 при этом заперты. При "минусовом" управляющем сигнале через транзистор 19 управляются тиристоры 10-13, а тиристоры 6-9 закрыты.

Соотношение величины резисторов 25 и 26 выбирается из условия обеспечения полного отпирания транзисторов 18 и 19 максимальным соответственно "плюсовым" или "минусовым" управляющим сигналом.

Описанные усилители управляющего сигнала, собранные на транзисторах 18 и 19, необходимы в случае использования фазосдвигающего устройства, выполненного по авт.св. N 1487135, у которого минимальный угол отпирания силовых тиристоров, управляемых данным фазосдвигающим устройством, соответствует максимальному управляющему напряжению на входе этого фазосдвигающего устройства .

Рассмотрим работу фазосдвигающего устройства 16 (фиг. 2). Управляющее напряжение, подаваемое на вход этого устройства, снимается с коллектора n-p-n транзистора 18. Это напряжение может изменяться от 0 до, например, 12 В. Вход резистора 41 подключен к сети переменного напряжения, например, 220 В. Током через резистор 41 осуществляется попеременно заряд и разряд накопительного конденсатора 29. При заряде этого конденсатора до напряжения на коллекторе транзистора 18 отпирается транзистор 31, одновременно с ним - и транзистор 37, которым через устройство 14 включения транзисторов включаются соответствующие два тиристора силового тиристорного моста [6-9]. При разряде накопительного конденсатора 29 до нулевого напряжения, точнее до напряжения отпирания базово-эмиттерного перехода транзистора 33, последний отпирается, подавая через устройство 14 сигнал для включения двух других тиристоров силового тиристорного моста [6-9].

Фазосдвигающее устройство 17 работает точно так же, как и устройство 16. Конструктивная разница между ними заключается в том, что эти фазосдвигающие устройства по отношению друг к другу выполнены на транзисторах противоположной проводимости, что необходимо для минимизации количества элементов, включенных между входами фазосдвигающих устройств и выходом формирователя 20 управляющего сигнала. Фазосдвигающие устройства (фиг. 2 и 3) служат для однофазных тиристорных преобразователей. В этом случае питающие входы силовых транзисторов 6-9 и 10-13 подключаются к "фазе" и "нулю".

При двухфазном или трехфазном тиристорном преобразователе фазосдвигающее устройство выполнено, как показано на фиг. 4 и 5. Оно отличается от описанного только тем, что между выводами накопительных конденсаторов 29 и 30 и фазой питающего напряжения включены соответственно последовательно соединеные резистор 45 и конденсатор 47, а также резистор 46 и конденсатор 48. Благодаря этим цепочкам из последовательно соединенных резисторов и конденсаторов импульсы запуска тиристоров оказываются смещенными в сторону опережения на 30^о относительно фазы напряжения, подаваемой на вход этих резистивно-емкостных цепочек.

Таким образом описанная система позволяет упростить реверсивный электропривод.

Использование: при управлении электродвигателями постоянного тока. Сущность: между входами фазосдвигающих устройств и выходом формирователя сигнала управления выполнено два усилителя. Усилители содержат транзисторы 18 и 19 противоположной проводимости, резисторы 23 и 24 обратной связи, выходные резисторы 25 и 26. Резисторы 21 и 22 включены между соответствующим входом усилителя и источником напряжения смещения. 5 ил.

РЕВЕРСИВНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого через индуктивные дроссели подключена к выходам встречно включенных двух силовых тиристорных мостов, управляющие входы которых через соответствующие устройства включения тиристоров, первое и второе фазосдвигающие устройства, усилители мощности подключены к выходу формирователя управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества работы, в него дополнительно введен источник напряжения смешения, а усилители мощности содержат последовательно соединенные первый резистор, первый и второй транзисторы противоположной проводимости, второй резистор, эмиттеры транзисторов объединены с общей шиной, два последовательно соединенных диода, общая точка которых соединена с общей шиной, а другие силовые выводы диодов соединены с базами транзисторов, два резистора обратной связи, включенные между базами и коллекторами транзисторов, два входных резистора, одни выводы которых объединены и являются входом усилителей мощности, а другие соединены с базами транзисторов, третий и четвертый резисторы, одни выводы которых соединены с базами транзисторов, а другие объединены с вторыми выводами первого и второго резисторов и подключены к источнику напряжения смешения, каждое из фазосдвигающих устройств содержит три транзистора, три резистора, зарядный и накопительный конденсаторы, первые выводы накопительных конденсаторов подключены к общей шине схемы, а вторые их выводы через цепи из последовательно соединенных первого резистора и зарядного конденсатора или через резистор подключены к шине источника переменного напряжения, вторые выводы накопительных конденсаторов соединены соответственно с эмиттерами первых транзисторов одного типа проводимости для данного фазосдвигающего устройства и с базами вторых транзисторов того же типа проводимости, базы первых транзисторов через второй резистор подключены к соответствующим выходам усилителей мощности, а коллекторы первых транзисторов подключены к соответствующим базам третьих транзисторов другого типа проводимости для данного фазосдвигающего устройства, эмиттеры вторых и третьих транзисторов подключены к общей шине схемы, а их коллекторы к соответствующим входам устройств включения тиристоров, первые выводы накопительных конденсаторов через третий резистор соединены с базой третьего транзистора.